探析平旋推进拖船的运动建模与仿真

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1、大连海事大学硕士学位论文平旋推进拖船的运动建模与仿真姓名：高孝日申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：洪碧光20080301中文摘要摘要为了更加安全和高效地驾驶船舶，拖船辅助操纵已经成为保证港内安全航行不可缺少的重要手段，因此，对拖船在港内操纵性能的研究显得尤为重要。本文介绍一种技术成熟、港内操纵性能优良，但在我国港口还没有得到广泛应用的拖船，即平旋推进拖船(VSP型拖船)，并对其运动特性进行深入的研究。在总结国内外已公开资料的基础上，吸取了日本MMG建模思想，建立一组较为精确、完整的平旋推进拖船的运动方程。常速域下水动力采用贵岛胜郎的计算模型，并考虑了横倾运动的情况。对拖船的

2、直航和旋回运动进行仿真，仿真结果表明：文中建立的数学模型能够反映出常速情况下拖船的运动状况。低速域下水动力采用芳村康南的计算模型。通过对平旋桨操纵角度的调整，实现了平旋推进拖船的横移运动和原地旋回运动的仿真，仿真结果体现了该类型拖船的优良操纵性能。为了解MMG数学模型中水动力导数的变化对操纵运动方程的影响程度，本文对个别水动力导数进行偏移修正，探讨了相应导数变化后对操纵方程的影响，并给出影响曲线。本课题的研究结果比较客观地描述了拖船的自身运动特性，对拖船驾驶人员安全的操纵船舶有着理论上的指导意义，为拖船操纵安全评估提供了理论参考依据，同时也为航海模拟器的研制与开发提供一定的理论基础。关键词：

3、船舶操纵性；船舶运动仿真；平旋推进器；VSP；低速英文摘要ModelingandSimulationofVSP—Tug’sMotionAbstractInordertosteertheshipmoresafelyandefficiently,tugassistedhavebecomeindispensablemeansforsafenavigationinharbors．So，itisparticularlyimportanttostudythemaneuverability．Thispaperpresentedatypeoftugboatwithmaturetechnology,excel

4、lentperformance，buthasnotbeenwidelyusedinharborsofourcountry．Thatis，VSP—Tug．Thisarticlealsohaveanin—depthstudyonitsmaneuveringPerformance．Onthebasisofin_formationwhichhasbeenreleasedpublichomeandabroad，byusingmethodofMMGmodeling，thispaperestablishedagroupofmoreaccuratelyandcompletelyequationsofVSP-

5、Tug’SmotionOntheconditionofnormalspeed，hydrodynamicforcewascalculatedbyKijimamodel，atthesametime，consideredtheheelmotionofthetug．Thensimulatedthemotionofturninganddirectwayoftug．Thesimulationresultsshowthatthemathematicalmodelcanreflectthemotion．Ontheconditionoflowspeed，hydrodynamicforcewascalculat

6、edbyYoshimuramodel．Byregulatingtheangleofpropeller,wecanrealizethemotionofsidewayortumingonthespot．TheresultsshowthatVSP—tughasexcellenthandlingperformance．Tounderstandthechangesofthehydrodynamicderivativehasthedegreeofinfluenceontheequationsofmotion．Thispapertriedtooffsettheindividualderivativeand

7、discussthemanipulationofequationbychangingthecorrespondingderivative，anddepictedtheaffectedcurve．Thisresearchmoreobjectivelydescripttug’Smovementandprovideatheoreticalreferenceformanipulationofthesafetyasse